到你的下一代,连树都会热到无法光合作用

作者: 冬鸢

来源: 环球科学

发布日期: 2023-10-05 07:15:56

随着全球气温的持续升高,热带森林的光合作用能力和固碳能力可能将遭受不可逆的损伤。研究表明,当热带平均气温超过某个“临界温度”后,热带森林的整体光合作用能力和固碳能力将受到严重影响。目前,已有部分树叶的温度超过了46.7摄氏度的“临界温度”,如果气温持续上升,更多的树叶将超过这一温度,导致树木死亡率显著上升。

今年7月3日,全球平均气温突破纪录,达到了有记录以来最高;但仅仅一天之后,这个纪录就再次被打破。今年的整个7月,也随即成了有记录以来最热的一个月。

导致气候变化的重要罪魁祸首之一或许是人类,而与全球变暖作斗争的主力军,则是地球上的植物。植物通过光合作用吸收温室气体二氧化碳,将碳以有机物的形式固定在体内,从而减缓温室效应的进程。其中,热带森林的贡献最为巨大,固碳量约为全球的34%。

然而,在热带森林中,有一部分树叶已经因为气温过高,失去了光合作用的能力;并且随着气候持续变暖,这样的树叶将越来越多。在不久的将来,当热带平均气温超过某个“临界温度”(critical temperature)后,热带森林整体的光合作用能力和固碳能力可能将遭受不可逆的损伤——这是一项最新发表于《自然》(Nature)的研究成果。

树叶只有在适当的温度范围内,才能正常进行光合作用。当温度过高时,叶片的气孔会关闭,导致叶片不能吸收二氧化碳;同时也会妨碍叶片的蒸发散热,使叶片温度进一步升高。同时,高温会影响一些与光合作用相关的酶的活性,从而影响光合作用效率。

当叶片温度升高到一定程度后,叶片的光合作用能力会永久受损,叶片也将枯死;而当一棵树上大量的树叶都因为温度过高而枯死时,这棵树可能也即将走向死亡。

在发表于2020年的一项研究中,研究者在模拟温度上升的环境中,测量了热带森林中147种树的树叶光合效率变化,以测量这些树叶的“临界温度”,最后得出了一个平均值:46.7摄氏度。也就是说,当叶片温度超过46.7摄氏度,热带森林中大量树种的光合能力将严重受损,最终可能走向死亡。

目前,在热带地区,到底有多少树叶已经达到了这个46.7摄氏度这个“临界温度”呢?在今年发表的这项研究中,研究者综合了热电偶测量数据、地面辐射强度计的数据、以及来自国际空间站的高分辨率遥感数据发现,现在泛热带地区树叶的平均最高温度约为34摄氏度,但部分树叶已经超过了40摄氏度,且0.01%的树叶已经超过了平均“临界温度”46.7摄氏度。

虽然0.01%看起来是一个很小的比例,但有一个事实却让我们不得不引起重视:并不是气温上升1摄氏度,树叶温度也只上升1摄氏度,因为树叶温度的上升并不随气温上升呈线性增长。研究者在巴西、波多黎各和澳大利亚的森林中模拟了气温上升之后的状态,结果表明,如果气温增长2~3摄氏度,树叶温度最多可能会上升8摄氏度。

而这时,超过临界温度的树叶比例将由0.01%变为1.4%——这已经不是倍数的增加,而是数量级的变化了。通过多个模型的分析,研究者发现,当热带平均气温再上升约3.9摄氏度时,热带森林整体就会达到这样一个临界温度,使得所有的树叶都死掉。而据模型估计,这大概会发生在100多年以后——不远了。但这只是基于平均水平的预测——很多树的“临界温度”实际上低于平均“临界温度”。

有研究表明,在局部区域(比如亚马孙东南部),一些树可能现在就已经达到了它们的“临界温度”,树木死亡率显著上升。许多大规模干旱研究也表明,近年来较大的、最常暴露在阳光下的树木死亡率不同寻常地高。

至于是否真的会出现所有树叶都跨过“临界温度”的情况,还有许多不确定性。研究者也提到,该模型模拟了最差的情况之一,至于最终我们会不会走到模型预测的结果,取决于人类接下来将怎样对待我们的环境。

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